4.4. Предварительный подбор размеров брусьев и тяжей фермы

Максимальное расчетное сочетание усилий (см. рис. 17) по выведенным результатам программы [8] составляет:

– для верхнего пояса N_16-9 = –35,5913 т = –355,913 кН (от собственного веса фермы, нагрузки от крыши, перекрытия, временной нагрузки на перекрытии и 2-го варианта снеговой нагрузки);

– нижнего пояса N_8-9 = 32,6715 т = 326,715 кН (от собственного веса фермы, нагрузки от крыши, перекрытия, временной нагрузки на перекрытии и 2-го варианта снеговой нагрузки);

– раскосов N_5-14 = –7,6134 т = –76,134 кН (от собственного веса фермы, нагрузки от крыши, перекрытия, временной нагрузки на перекрытии и 2-го варианта снеговой нагрузки);

– стоек N_5-13 = 12,6137 т = 126,137 кН (от собственного веса фермы, нагрузки от крыши, перекрытия, временной нагрузки на перекрытии и 1-го варианта снеговой нагрузки).

Принимаем предварительно сечение верхнего и нижнего поясов фермы 25×25 см F_бр = 625 см².

Расчет раскосов. Раскосы проектируем одинакового сечения шириной, равной ширине пояса и проверяем по наиболее нагруженному раскосу 5-14 N_5-14 = –76,134 кН.

Высоту сечения определяем по предельной гибкости:

расчетная длина элемента

где — геометрическая длина элемента;

 — коэффициент приведения,  = 1 — при шарнирных закреплениях обоих концов стержня;

_ПР — предельная гибкость [4, п. 4.22].

Принимаем раскос из брусьев 25×12,5 см;

.

Сечение раскоса проверяем на устойчивость:

где при

Расчет стойки. Для наиболее нагруженной стойки 5-13 с усилием N_5-13 = 126,137 кН площадь поперечного сечения:

где R_p = 235 МПа = 23,5 кН/см².

Принимаем тяжи диаметром d = 36 мм, F = 7,44 см² > 5,37 см².

Для стоек 2-10, 3-11, 4-12, 6-14, 7-15, 8-16 аналогично получаем значение площадей поперечного сечения.

Принимаем тяжи диаметром:

d = 24 мм для стоек 4-12 и 6-14;

d = 20 мм для стоек 3-11 и 7-15;

d = 16 мм для стоек 2-10 и 8-16.

4.5. Опорный узел

Опорный узел А (рис. 18) проектируем на стальных хомутах исходя из того, что на лобовой врубке он решен быть не может, т.к. глубина врубки по формуле:

,

где ;

— высота нижнего пояса;

 = 21,8, cos  = 0,928, sin  = 0,37.

Рис. 18. Схема фермы

Проверяем вкладыш на смятие верхним поясом:

Определяем сечение стальных хомутов:

где m_Н — коэффициент условий работы при наличии нарезки;

m₀ — коэффициент условий работы, учитывающий неравномерность распределения усилия между четырьмя тяжами;

R_y = 235 МПа = 23,5 кН/см².

По источнику [7, прил. 4, таб. 1] принимаем тяж

d = 36 мм; F = 7,44 см².

Нагели принимаем d = 20 мм.

Определяем количество нагелей для крепления накладок к нижнему поясу.

Толщина накладки

Несущую способность нагеля (болта) на один срез определяем по [4, табл. 17]:

Количество нагелей:

Принимаем 17 нагелей, из них 9 болтов и 8 штырей из круглой стали d = 20 мм, размещая их:

– в два ряда с шагом вдоль волокон: s₁ = 7d = 72,0 = 14 см;

– расстояние между осями нагелей поперек волокон:

s₂ = 3,5d = 3,52,0 = 7 см;

– расстояние от кромки до оси крайнего ряда [4, т. 3.2]:

s₁ = 3d = 3,52,0 = 6 см.

Для крепления тяжей у торца вкладыша устанавливаем траверсу из двух вертикальных стальных уголков, к которым приварены горизонтальные профили.

Рассчитываем горизонтальные уголки (рис. 19), которые работают на изгиб при пролете l_г = 39 см (l_г — расстояние между тяжами) и нагрузке

Рис. 19. Расчетная схема траверсы опорного узла на тяжах

Изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления одного уголка:

Принимаем 2∟140×90×8 с геометрическими характеристиками:

– момент инерции относительно оси х-х I_X = 364 см⁴;

– расстояние до центра тяжести y₀ = 4,49 см;

– момент сопротивления

где b — ширина большей полки уголка.

Вертикальные уголки принимаем того же сечения, так как нагрузка та же (рис. 20).

Рис. 20. Опорный узел

Ширина подушки из условия смятия:

где ,

где 1673,78 кгс — сумма постоянных и кратковременных нагрузок [8];

Для подушки используем два бруса сечением 20×20 см и длиной 80 см.